焊接材料工藝性的分析

林志強(qiáng)

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)黑龍江能源建設(shè)有限公司 黑龍江 哈爾濱 150046

焊接填充材料的工藝性在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中地位十分突出，是焊接工程質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)今市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，焊接材料工藝已成為焊接產(chǎn)品是否具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的決定性因素。然而在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，焊接材料工藝的分析和評(píng)估都是由工作人員工作經(jīng)驗(yàn)決定的，難以及時(shí)、準(zhǔn)確的評(píng)估焊接材料企業(yè)產(chǎn)品的性能和公益性特征，無(wú)法確定產(chǎn)品是否具備改進(jìn)價(jià)值和相關(guān)改進(jìn)和提高基礎(chǔ)，對(duì)于焊接工程用戶而言無(wú)法準(zhǔn)確根據(jù)工程需要選擇焊接產(chǎn)品，因此做好焊接材料的工藝性分析十分必要，文章結(jié)合漢諾威焊接質(zhì)量分析儀對(duì)焊接材料工藝性做了分析。

一、漢諾威焊接質(zhì)量分析儀概述

漢諾威焊接質(zhì)量分析儀是由德國(guó)漢諾威大學(xué)研制生產(chǎn)的，是快速提取焊接數(shù)據(jù)與焊接工藝關(guān)系的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在應(yīng)用中能對(duì)焊接的時(shí)候產(chǎn)生的電弧電壓、焊接電流值瞬間進(jìn)行采樣，并經(jīng)過(guò)內(nèi)部測(cè)試分析軟件處理之后形成電弧電壓、電流概率密度分布圖，進(jìn)而得到系統(tǒng)平均值、標(biāo)準(zhǔn)值、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及其他統(tǒng)計(jì)數(shù)值。

漢諾威焊接質(zhì)量分析儀在評(píng)價(jià)焊接材料工藝性的時(shí)候，基本原理為:按照焊接材料的不同及材料公寓特點(diǎn)不同，將其分為鈦鈣型鋼焊條、低氫型結(jié)構(gòu)鋼焊條、藥型焊條以及酸性不銹鋼焊條等，根據(jù)各類焊條的特征以及焊絲工藝之間的關(guān)系，提取能夠反映焊條以及焊絲工藝的數(shù)值并進(jìn)行處理，作為歸納評(píng)價(jià)焊條以及焊絲工藝性的重要依據(jù)。

二、漢諾威焊接質(zhì)量分析儀在焊接材料工藝性分析中的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)業(yè)界人士進(jìn)一步研究了漢諾威焊接質(zhì)量分析儀的質(zhì)量分析系統(tǒng)，將其余焊接材料工藝質(zhì)量的特征結(jié)合，與傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)分析模式綜合形成以數(shù)據(jù)信息處理為核心的定量分析與評(píng)價(jià)體系，為焊接材料工藝性的研究提供了放那邊，為其科學(xué)評(píng)價(jià)提供了技術(shù)支持。

1、鈦鈣型鋼結(jié)構(gòu)焊條工藝分析。某企業(yè)長(zhǎng)期生產(chǎn)結(jié)421焊條，其工藝性能相當(dāng)成熟，為了更好的降低成本，企業(yè)在生產(chǎn)中有意采取新的原材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式，其中木粉更新最為突出。木粉作為焊條的造氣劑，但加入量在整個(gè)焊條生產(chǎn)中僅占1.5%左右，預(yù)計(jì)本次更改不會(huì)對(duì)木粉質(zhì)量產(chǎn)生大量的調(diào)整，也不會(huì)對(duì)供貨源形成影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)之后，采用新木粉生產(chǎn)成的焊條經(jīng)過(guò)理化性能測(cè)試之后，結(jié)果和過(guò)去產(chǎn)品相差無(wú)幾，數(shù)據(jù)都在正常值范圍之內(nèi)，在實(shí)際操作的時(shí)候也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與過(guò)去操作有什么不同。但是由于這種產(chǎn)品代表著企業(yè)經(jīng)營(yíng)形象，慎重起見(jiàn)，企業(yè)管理人士采用漢諾威焊接質(zhì)量分析儀對(duì)焊接材料工藝性能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用新木粉之后焊接參數(shù)發(fā)生了巨大的變化，具體表現(xiàn)在以下方面。

1.1 電壓概率密度分布 本次實(shí)驗(yàn)采用了該企業(yè)編號(hào)為M421―04的焊條進(jìn)行研究，由漢諾威焊接質(zhì)量分析儀測(cè)試得到原產(chǎn)品(XM421―03)和改變木粉之后的產(chǎn)品電弧焊與電壓分布規(guī)律如圖1所示，橫坐標(biāo)代表電弧點(diǎn)焊電壓、縱坐標(biāo)則是利用數(shù)字形式測(cè)試中個(gè)電弧電壓、焊接電流的變化概率。

由圖1所示，焊條電壓概率分布曲線具有雙駝峰狀態(tài)，大的駝峰描述了電弧正常燃弧的時(shí)候，電壓出現(xiàn)概率的變化較大，短路過(guò)程中的概率縮小比較明顯。由此可見(jiàn)，短路概率的大小與鈦型或者鈦鈣的工藝水平有著密切的關(guān)系。這種鈦鈣型鋼結(jié)構(gòu)焊條有著粗熔滴短路過(guò)渡、爆炸過(guò)度、噴射過(guò)渡和渣壁過(guò)渡的特征，由于在焊接的時(shí)候渣壁過(guò)渡與噴射過(guò)渡存在混合形態(tài)，不容易產(chǎn)生爆炸飛劍，焊條工藝性能良好。

圖1 M421―04焊條電壓和概率密度分布

1.2 電流概率密度分析 由于鈦鈣型鋼結(jié)構(gòu)焊條粗熔滴短路過(guò)渡和爆炸過(guò)度占用份額較大，出去短路概率增加之外，還容易讓焊接電流增加，引起電流過(guò)過(guò)高的現(xiàn)象，為此就電流進(jìn)行分析，其具體如圖2所示。

由漢諾威分析儀提取短路大電流概率得出，改變木粉后的樣品電流為0.0723.3%，比原產(chǎn)品增加來(lái)了很多。

2、藥芯焊絲工藝分析。目前，國(guó)內(nèi)要死焊絲主要應(yīng)用在儲(chǔ)氣罐焊接中，其焊接中采用埋弧焊工藝，以手工電弧焊為主，而藥芯焊絲在應(yīng)用中能有效保護(hù)焊接目標(biāo)，提供焊接質(zhì)量。采用焊條電弧焊時(shí)，由于更換焊條導(dǎo)致焊道中的接頭較多。9Ni鋼焊接熄弧位置易產(chǎn)生弧坑裂紋，需要大量打磨清理的輔助工作時(shí)間，有效焊接時(shí)間只能占到50%甚至更低，同時(shí)帶來(lái)更大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。藥芯焊絲氣體保護(hù)焊熔敷效率約為3Kg/h，是焊條電弧焊的三倍。選擇藥芯焊絲氣體保護(hù)焊電流密度較大，道層之間的清理要求降低，此外，焊道中接頭數(shù)量大大減少，輔助工作量大大降低。

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣采用9Ni鋼，在總組搭載時(shí)將有大量的對(duì)接焊縫處于立焊位置，無(wú)法采用高效的埋弧焊工藝，若依然選擇焊條電弧焊工藝，由于焊接效率偏低，可能導(dǎo)致船塢周期延長(zhǎng)，大大增加生產(chǎn)成本。因此，有必要開(kāi)展9Ni鋼藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的可行性研究，以滿足快速設(shè)備生產(chǎn)的要求。

三、結(jié)束語(yǔ)

焊接材料在我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中是比較常見(jiàn)的，人們?cè)趯?duì)焊接材料進(jìn)行選擇的過(guò)程中，往往會(huì)受到其工藝性好壞的影響，無(wú)法做出選擇.為了加強(qiáng)對(duì)焊接材料工藝性的分析和評(píng)價(jià)，相關(guān)的學(xué)者進(jìn)行了各種不同類型的實(shí)驗(yàn)，取得了一定的成果。文章中主要對(duì)焊接材料的工藝性能做了分析，并結(jié)合漢諾威焊接質(zhì)量分析儀的應(yīng)用情況做了闡述，希望為同行溝通和交流提供參考。